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一、產品簡介

LGHL-04A 工業(yè)能耗監(jiān)控實訓臺，是針對工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)專業(yè)、電氣自動化專業(yè)、測控技術及儀器專業(yè)而設計的過程控制系統(tǒng)，涵蓋工業(yè)自動化儀表、可編程控制器、工業(yè)現(xiàn)場總線、組態(tài)開發(fā)、低代碼開發(fā)等技術，幫助學生掌握工業(yè)數(shù)據(jù)采集、過程控制、數(shù)據(jù)入網(wǎng)、數(shù)據(jù)分析的方法。
實訓臺以水、氣/汽、電能耗監(jiān)測為背景，采用液位計、流量計、溫度變送器、壓力變送器、電磁閥、水泵、氣泵、電氣控制箱、水箱等裝置模擬工業(yè)場景下的水循環(huán)、氣循環(huán)、電能監(jiān)測常見的過程控制系統(tǒng)。其中水箱作為液體盛放和氣體導入的氣液混合容器，模擬化工行業(yè)常見的化工產品制備工藝場景。通過現(xiàn)場監(jiān)控裝置及傳輸模塊，將液位、流量、壓力、水溫、氣溫、電壓、電流、電量等過程控制參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集，傳輸?shù)侥茉垂芾砥脚_，達到工業(yè)水、汽、氣、電等至少三種數(shù)據(jù)采集控制、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析及可視化展示的目的。

二、硬件結構

★投標時提供工業(yè)能耗監(jiān)控實訓臺省級或以上第三方檢測機構出具的檢測報告。
1、水、氣循環(huán)系統(tǒng)
水、氣循環(huán)系統(tǒng)主要使用流量計、壓力表、溫度表、液位計等傳感器測量水循環(huán)系統(tǒng)、氣循環(huán)系統(tǒng)中的物理量參數(shù)，使用磁力泵、空壓機等執(zhí)行裝置為循環(huán)系統(tǒng)提供動力源。
2、蒸汽循環(huán)系統(tǒng)
蒸汽循環(huán)系統(tǒng)主要包括：氣動閥（角座閥）、蒸汽發(fā)生器、機械風輪、蒸汽溫度傳感器等，蒸汽管道包裹著隔熱材料，防止燙傷，如圖所示。
3、電氣控制箱
電氣控制器箱采用不銹鋼材質帶鎖電箱，安全防護，主要包括：PLC控制器、變頻器、三相電能表、交流接觸器、繼電器、接線端子、HMI人機交互屏、電源總開關及電源指示燈4、通訊設備
系統(tǒng)配備串口服務器和智能網(wǎng)關，可將PLC工業(yè)控制網(wǎng)絡轉換到以太網(wǎng)絡，實現(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡與TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)雙向傳輸，擴展工業(yè)網(wǎng)絡的通信距離。
系統(tǒng)配置智能網(wǎng)關，經(jīng)過設置，可以將實訓臺接入到自有云平臺，實現(xiàn)遠程工業(yè)用水流量、壓力、液位的采集，工業(yè)氣體流量、壓力的采集，工業(yè)用電電壓、電流、電量的采集。

三、產品功能

1、水循環(huán)控制功能
系統(tǒng)通過變頻器控制磁力水泵，將儲水箱的水抽取注入1#號水箱。系統(tǒng)控制器通過實時采集1#水箱液位的上下限，自動控制水泵的開關。通過實時液位差壓傳感器，控制連通閥門的開關，使得1#與2#水箱液位達到動態(tài)平衡。同時，實時采集液位、流量、壓力、水溫等系統(tǒng)參數(shù)。
點擊“自動啟動”，系統(tǒng)就會控制水泵抽水，將儲水箱的水抽取到1#號水箱。此時界面上水箱1的液位會自動上升，壓差也會逐漸上升。
2、氣動控制功能
控制空壓機壓縮空氣，向管道持續(xù)注入空氣。實時采集氣體壓力、氣體流量，通過實時監(jiān)測氣壓參數(shù)上下限，自動控制氣動閥門的開關，從而帶動氣動馬達的運行，將氣能轉換為機械能。系統(tǒng)軟件界面如圖所示。
當壓力達到預設值時，停止注入壓縮空氣，系統(tǒng)打開出口氣閥，關閉近泵氣閥，壓縮空氣從管道排出，驅動風輪旋轉，壓力越大，風輪轉動越快。
3、蒸汽控制功能
通過控制加熱器工作對蒸汽發(fā)生器的水體進行加熱。產生的蒸汽通過氣體管道輸送到水箱進行冷卻。系統(tǒng)實時檢測氣體溫度、蒸汽流量、蒸汽壓力等參數(shù)。
大約2-3分鐘會產生蒸汽，可以看到蒸汽管道溫度儀表數(shù)值逐漸上升，軟件界面的溫度值也同步上升。
4、（三相）電能監(jiān)測功能
采用智能電流電壓表實時監(jiān)測總電源、氣循環(huán)控制系統(tǒng)、水循環(huán)控制系統(tǒng)運行消耗的電壓、電流、頻率、功率等，進行電能采集分析，如圖所示。
5、本地可視化展示功能
（1）HMI組態(tài)可視化
實現(xiàn)水循環(huán)、氣循環(huán)、蒸汽循環(huán)、及三相電能采樣數(shù)據(jù)的顯示，被控設備的控制狀態(tài)顯示和手動控制。
（2）本地平臺可視化展示
通過低代碼編程、看板設計本地顯示頁面，展示當前實訓臺水、氣、電的實時采樣數(shù)據(jù)。
6、云平臺接入功能
系統(tǒng)通過串口服務器和智能網(wǎng)關，使得工業(yè)控制系統(tǒng)具有TCP/IP網(wǎng)絡接入功能，可以實現(xiàn)遠程管理和維護，多設備共享，跨平臺操作?？赏ㄟ^智能網(wǎng)關接入云平臺進行能耗數(shù)據(jù)存儲和分析。智能設備具有RS485接口、RJ45網(wǎng)絡接口，可與控制器進行多種方式的網(wǎng)絡連接，支持ModbusRTU、或ModbusTCP協(xié)議的數(shù)據(jù)交互，通過MQTT協(xié)議、HTTP協(xié)議上傳到物聯(lián)網(wǎng)云平臺，或者接收平臺層下達的控制指令，最終實現(xiàn)與平臺層的交互。
7、云智能實驗室安全管理系統(tǒng)
本平臺將無線傳輸、信息處理等物聯(lián)網(wǎng)技術應用用于自動化遠程控制。設備端運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)參數(shù)等上傳至云平臺。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的傳感層、傳輸層和應用層關聯(lián)掌握數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)。
(1)電壓、電流等模擬量數(shù)據(jù)顯示。
(2)輸入開關監(jiān)控，輸出開關等數(shù)字量控制。
(3)遠程控制啟停狀態(tài)，給定輸出電壓值的。
(4)顯示輸入輸出電壓值的歷史數(shù)據(jù)
(5)可按照日期、日間進行查詢歷史數(shù)進行查詢。
(6)報警信號為PLC主機模擬量采集數(shù)值或者開關量可以自由設定，如當模擬量輸入超過設定電壓時產生報警，通過物聯(lián)網(wǎng)自動化應用軟件將報警信號上傳到云平臺，通過云平臺向設置的終端推送報警信號，每臺設備可對應多個終端設備。
(7)通過手機端可以實現(xiàn)遠程控制PLC的輸出及監(jiān)視PLC的輸入狀態(tài)變化。
(8)數(shù)據(jù)顯示畫面：畫面顯示輸入電壓數(shù)值，輸出電壓監(jiān)控，開關狀態(tài)輸入，開關控制輸出，以及云端連接二維碼。
(9)聯(lián)網(wǎng)設置界面：設置現(xiàn)場數(shù)據(jù)連接云平臺后臺數(shù)據(jù)庫管理。
★需提供云智能實驗室安全管理系統(tǒng)軟件著作權證書原件備查，并現(xiàn)場演示（1）-（4）項功能視頻。
8、工業(yè)自動化控制實訓系統(tǒng)
通過本系統(tǒng)軟件了解組成智能制造生產線的電氣、氣動、PLC等元件的工作原理并對機電系統(tǒng)的設計、分析進行虛擬仿真。通過選擇元件利用符合繪制二維回路圖或利用三維模型在系統(tǒng)內實現(xiàn)智能制造的動作而進行虛擬仿真。本系統(tǒng)不僅實現(xiàn)工廠的三維仿真使虛擬現(xiàn)實仿真更加逼真，而且把通過仿真驗證的控制邏輯單元可用作監(jiān)視及控制模塊，使能夠實現(xiàn)并行工程及軟件、硬件的并行設計。
仿真基本模塊包括：
（1）反饋控制和順序控制系統(tǒng)
（2）指示燈的與門(AND)控制
（3）物品傳送裝置
（4）單向氣缸控制
（5）雙缸聯(lián)動控制
（6）帶式輸送裝置系統(tǒng)
（7）滾筒式輸送裝置系統(tǒng)
（8）指示燈順序閃爍回路
（9）自動控制標記打印操作控制
（10）電梯控制
（11）氣壓控制移動裝置
（12）工業(yè)機器人控制
（13）帶式傳送帶實習裝置
（14）氣壓傳動流水線實驗裝置
★正版軟件，投標時提供工業(yè)自動化控制實訓系統(tǒng)軟件著作權證書原件備查，并提供不少于五張的軟件截圖。
9、實驗室智能電源管理系統(tǒng)
實訓室總體智能電源管理系統(tǒng)由主電路、控制電路、檢測保護電路、顯示電路、語音報警電路等組成。
主要功能：
（1）上電前合閘條件檢測：輸入過壓、欠壓、對地漏電、過流、任一故障存在不合閘；并且進行語音報警；
（2）運行檢測保護：輸入過壓、欠壓、輸出過流、漏電，任一故障出現(xiàn)將自動跳閘，實施保護，并且進行語音報警；保護閥值現(xiàn)場可設置；
（3）漏電功能測試：按下漏電測試按鈕，裝置會自動提供一個漏電測試信號，使保護器跳閘，重新進行上電合閘條件檢測，語音提示“開機自檢中”，故障消除后，實訓室總體智能電源管理系統(tǒng)自動合閘，恢復供電。
（4）過壓保護：運行中，出現(xiàn)輸入過壓，實訓室總體智能電源管理系統(tǒng)將跳閘，并且對應的“過壓”指示燈以紅綠色交替顯示進行提醒，語音播報“電源過壓，請注意”；
（5）過流保護：運行中，三相電流中任一相出現(xiàn)過流，實訓室總體智能電源管理系統(tǒng)將跳閘，且對應的“過流”指示燈以紅綠色交替顯示進行提醒，語音播報“過流，請注意”；
（6）漏電保護：運行中，三相中任一相發(fā)生漏電，實訓室總體智能電源管理系統(tǒng)將跳閘，并且對應的“漏電”指示燈以紅綠色交替顯示進行提醒，語音播報“有漏電，請注意”。
★投標時演示（1）-（4）項功能的視頻。

四、產品特點

1、支持《儀器儀表》、《PLC編程技術》、《組態(tài)應用開發(fā)》課程的實驗。
2、采用化工廠生產過程常用的自動化儀表和傳感器，包括浮球液位計、電磁流量計、渦街流量計、壓力變送器、差壓變送器、水溫變送器等，信號采用4-20mA模擬量輸出，二線制、四線制不同出線方式，DC24V電源供電；
3、采用工業(yè)常用執(zhí)行器，包含氣動電磁閥、角座閥、電動調節(jié)閥、交流驅動水泵、空氣壓縮機、變頻器等。
4、配備獨立電氣控制箱：含PLC控制器、模擬量輸入模塊、變頻器、電能表、HMI觸摸屏、空氣開關、繼電器、接地塊。選型國產PLC，振興民族產業(yè)。
5、強弱電分離設計，操作安全可靠。可根據(jù)客戶需求選用AC220V交流電或AC380動力電輸入；弱電DC24V儀表傳感器供電，位于實訓臺面。
6、支持Modbus RTU、Modbus TCP協(xié)議及工業(yè)現(xiàn)場總線及無線網(wǎng)絡組網(wǎng)。
7、采用密閉性良好的不銹鋼材質和有機玻璃做管道，水路、氣路相互獨立。
8、水箱注水防溢出設計，排空設計，防止液體長時間存放。
9、具有能源管理平臺，實時接收能源數(shù)據(jù)，可視化展示。
10、支持低代碼開發(fā)，通過拖、拉、拽方式搭建應用，編寫代碼，實現(xiàn)能耗參數(shù)可視化展示和接入云服務平臺。

五、課程體系

本實訓臺配合課程，可以培養(yǎng)學生具備以下工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)常用技能：
1、工業(yè)傳感器工作原理認識、安裝調試、數(shù)據(jù)采集的技能。
2、變頻器交流電機調速控制、繼電器通斷控制的技能
3、PLC可編程控制器的安裝布線、應用編程技能
4、工業(yè)觸摸屏應用編程技能
5、工業(yè)Modbus RTU、Modbus TCP協(xié)議及工業(yè)網(wǎng)絡組網(wǎng)的應用技能
6、低代碼開發(fā)在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應用
7、AC380V/AC220V工業(yè)動力電安裝布線、用電安全技能
課程目錄，如表所示。

六、系統(tǒng)清單